基于Android的双目视觉机器人运动平台无线网络控制系统

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当今社会机器人技术迅猛发展,由于机器人不仅可以在人类不能到达的环境下完成指定的工作,还可以替代人类完成一些需要长期反复的枯燥工作,越来越受到各个研发单位和企业的重视。而随着嵌入式系统因为其功耗低、成本小、性能好等优势,在机器人研发当中越来越广泛的应用,嵌入式系统与网络技术的结合已经在现代机器人控制方面成为一个热门的应用方向。基于网络的机器人远程控制系统是集嵌入式技术、网络控制、运动控制和机器人学为一体所形成的一个较新的应用研究方向。课题来源于和江苏省昆山塔米机器人有限公司的合作,在此之前昆山塔米机器人有限公司已经开发有家庭服务型智能机器人产品,但是产品有一些可以改进的地方,例如机器人的障碍物识别系统是使用四个超声波传感器和红外传感器配合来完成的,这样做使得硬件结构复杂,维护难度大,且易于受到障碍物角度等因素的干扰。此外机器人的人机交互界面和基于Android系统的应用软件相比在智能化和操作性上都有差距。因此针对产品切实需要改进的地方,本人在昆山塔米机器人有限公司实习期间和公司合作,设计了本次课题项目。本文主要阐述了基于Android的双目视觉机器人运动平台无线网络控制系统的设计过程。文章首先介绍了嵌入式平台的实现,包括硬件平台和软件开发平台环境的搭建。硬件平台部分详细介绍了系统的各个功能模块的实现,分析了器件选型以及主要运动模块的制作和实现。软件平台介绍了Linux内核和Android操作系统在实体机上的编译,并且说明了如何往实验平台上烧写在实体机中编译的Linux内核镜像和Android操作系统镜像。此外还详细介绍了嵌入式Linux系统下如何针对课题的需要,对实验平台的硬件接口进行功能重设,通过分析硬件电路和管脚功能,设计编写硬件驱动程序,并将其在Linux内核中进行编译识别,最后为新编译的驱动设计编写硬件驱动层和硬件访问服务层的实现程序,使得Android应用程序中能够使用这些硬件。此外本文介绍了如何实现实验平台和远程控制端的通信,通过设计开发基于Android系统的实验平台应用软件和远程控制端应用软件,在两个软件中都实现WiFi功能,使得远程控制端软件可以通过WiFI与实验平台进行数据交互和实时控制。最后文章阐述了如何通过实验平台安装的两部CMOS接口的摄像头,实现双目视觉对机器人行进方向的障碍物进行识别,介绍了基于视差原理的视觉模型的建立,并在Android应用程序中进行实现。通过对硬件驱动、WiFi通信以及双目视觉等模块在两个应用软件中的不断调试,最终完成本次课题关于基于Android的双目视觉机器人运动平台无线网络控制系统的设计。
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